خبر ویژه پلیمری | تازه‌ترین دستاورد جهانی

حل یک چالش ۲۰۰ ساله در علم پلیمر

پلیمری جدید که هم سفت است و هم بسیار کشسان

دانشمندان دانشگاه ویرجینیا (University of Virginia – UVA) در یک دستاورد علمی کم‌سابقه موفق شدند یکی از بنیادی‌ترین محدودیت‌های علم پلیمر را که نزدیک به دو قرن پابرجا بود، برای نخستین‌بار برطرف کنند.

در این پژوهش، نوعی شبکه پلیمری نوآورانه توسعه یافته که می‌تواند به‌صورت هم‌زمان سفتی بالا و کشسانی بسیار زیاد را ارائه دهد؛ ویژگی‌ای که از زمان کشف ولکانیزاسیون لاستیک در سال ۱۸۳۹، در علم پلیمر غیرممکن تلقی می‌شد.

🧪 مشکل تاریخی علم پلیمر چه بود؟

در شبکه‌های پلیمری متداول:

• افزایش سفتی (Stiffness) معمولاً باعث کاهش کشسانی (Stretchability) می‌شود
• و افزایش کشسانی، به افت استحکام مکانیکی منجر می‌شود

این «تضاد ذاتی» باعث شده بود مهندسان در طراحی موادی مانند لاستیک‌ها، پلیمرهای زیستی و مواد الاستومری، همیشه یکی از این دو ویژگی را فدای دیگری کنند.

🔬 راه‌حل دانشمندان چیست؟

تیم پژوهشی به رهبری دکتر لی‌هنگ کای (Liheng Cai) رویکردی کاملاً متفاوت در پیش گرفت. آن‌ها به‌جای افزایش یا کاهش اتصالات عرضی، معماری مولکولی زنجیره‌های پلیمری را تغییر دادند.

در این روش از ساختاری موسوم به:

✅ «شبکه‌های پلیمری Bottlebrush تاشونده (Foldable Bottlebrush Polymer Networks)»

استفاده شده است که در آن:

• زنجیره‌های پلیمری مانند «برس بطری» طراحی می‌شوند
• این زنجیره‌ها می‌توانند طول اضافی خود را در ساختارشان ذخیره کنند
• هنگام اعمال کشش، این طول ذخیره‌شده آزاد می‌شود
• نتیجه:
  • سفتی بالا بدون شکنندگی
  • کشسانی زیاد بدون افت استحکام

🧠 نتیجه مهم پژوهش

این طراحی مولکولی باعث شد:

• قانون قدیمی «یا سفت، یا کشسان» شکسته شود
• امکان ساخت پلیمرهایی فراهم گردد که پیش از این فقط در تئوری قابل تصور بودند

به گفته پژوهشگران، این دستاورد می‌تواند بسیاری از کتاب‌های مرجع طراحی مواد پلیمری را بازنویسی کند.

🏭 کاربردهای بالقوه این پلیمر جدید

این نوع مواد پلیمری می‌توانند تحولی اساسی در حوزه‌های زیر ایجاد کنند:

• 🩺 ایمپلنت‌ها و ابزارهای پزشکی کاشتنی
• 🦾 پروتزهای پیشرفته با طول عمر بالا
• 🤖 ربات‌های نرم (Soft Robotics)
• ⌚ پوشیدنی‌های هوشمند و الاستومرهای الکترونیکی
• 🧠 مواد پلیمری ویژه برای مهندسی بافت
• ⚙️ قطعات پلیمری با دوام بالا در صنایع پیشرفته

📌 مشخصات علمی خبر:

نوع پژوهش:Breakthrough in Polymer Science

عنوان تحقیق:Foldable Bottlebrush Polymer Networks Decoupling Stiffness and Stretchability

مؤسسه:University of Virginia – School of Engineering and Applied Science

سرپرست تیم پژوهش:Dr. Liheng Cai ، نویسنده اول مقاله:Baiqiang Huang (PhD Student)

نشریه علمی:🟢 Science Advances (از معتبرترین ژورنال‌های دنیا)

تاریخ انتشار:۲۷ نوامبر ۲۰۲۴

🔗 لینک منبع اصلی:

👉 https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241127165734.htm

(بر اساس مقاله منتشرشده در Science Advances)

---

سیستم خودکار جدید، جستجوی مواد پلیمری را متحول کرد

محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به توسعه یک پلتفرم کاملاً خودکار شده‌اند که می‌تواند فرآیند کشف و بهینه‌سازی مواد پلیمری جدید را با سرعتی بی‌سابقه انجام دهد. این سیستم قادر است روزانه تا ۷۰۰ ترکیب پلیمری جدید را طراحی، مخلوط‌سازی و ارزیابی کند.

این دستاورد، مسیر توسعه مواد پلیمری پیشرفته را برای کاربردهایی مانند الکترولیت‌های باتری، سیستم‌های دارورسانی، تثبیت پروتئین‌ها، و مواد کامپوزیتی پایدار به‌طور چشمگیری کوتاه می‌کند.

🧪 جزئیات فنی خبر

در این سیستم، یک الگوریتم هوشمند بهینه‌سازی به‌صورت حلقه بسته (Closed-loop) عمل می‌کند. روند کار به این صورت است:

• الگوریتم، فضای بسیار گسترده‌ای از ترکیبات پلیمری ممکن را بررسی می‌کند.
• یک سامانه رباتیک، ترکیبات پیشنهادی را به‌طور خودکار می‌سازد.
• خواص هر ترکیب اندازه‌گیری و تحلیل می‌شود.
• نتایج مجدداً به الگوریتم بازمی‌گردد تا ترکیبات بهتر در مراحل بعدی شناسایی شوند.

نکته مهم این پژوهش آن است که بهترین ترکیب‌های پلیمری لزوماً از بهترین پلیمرهای منفرد ساخته نشده‌اند؛ موضوعی که اهمیت استفاده از روش‌های هوشمند و داده‌محور در علم پلیمر را نشان می‌دهد.

🔬 کاربردهای بالقوه این فناوری

این پلتفرم می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌های مهمی در حوزه‌های زیر باشد:

• الکترولیت‌های پیشرفته برای باتری‌های نسل جدید
• مواد پلیمری ایمن‌تر برای دارورسانی هدفمند
• نانوذرات سفارشی‌شده برای کاربردهای پزشکی
• مواد پلیمری پایدار و دوستدار محیط زیست
• کاهش زمان و هزینه توسعه مواد در صنایع پلیمری

📌 مشخصات خبر

• منبع: MIT News – Massachusetts Institute of Technology
• نویسنده: Adam Zewe
• تاریخ انتشار: ۲۸ ژوئیه ۲۰۲۵
• محل انتشار علمی مقاله: مجله Matter

🔗 لینک خبر اصلی (منبع دسته اول)

https://news.mit.edu/2025/new-system-dramatically-speeds-polymer-materials-search-0728